電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置的定義及主要組成部分

　　引言

　　隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步和社會(huì )的發(fā)展，電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。為了更好地研究、開(kāi)發(fā)和測試相關(guān)技術(shù)，電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置應運而生。本文將介紹電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置的定義、主要組成部分以及其在實(shí)驗研究中的重要意義。

　　定義

　　電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置是為了模擬、研究和驗證電力電子及電氣傳動(dòng)系統的性能、特性和功能而設計的裝置。它可以提供一個(gè)可控、可測量和可重現的實(shí)驗環(huán)境，幫助研究人員深入理解電力電子及電氣傳動(dòng)系統的工作原理和行為。

　　主要組成部分

　　一般來(lái)說(shuō)，電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置由電源模塊、控制模塊、傳感器模塊和負載模塊等組成。其中，電源模塊提供所需的電力輸入，控制模塊用于控制實(shí)驗裝置的工作狀態(tài)，傳感器模塊用于采集實(shí)驗數據，負載模塊則模擬實(shí)際負載條件。

　　重要意義

　　電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置在電力電子及電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的教學(xué)和科研中起著(zhù)重要作用。它不僅為學(xué)生提供了實(shí)踐操作的機會(huì )，幫助他們鞏固理論知識，還為研究人員提供了一個(gè)實(shí)驗平臺，促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng )新和發(fā)展。通過(guò)電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置的實(shí)驗研究，可以進(jìn)一步提高電力電子及電氣傳動(dòng)系統的效率、可靠性和控制性能，推動(dòng)電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。

　　結尾

　　電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置是電力電子及電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中不可或缺的工具。它的出現為電力電子及電氣傳動(dòng)技術(shù)的研究和應用提供了強有力的支持。希望本文對您了解電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置有所幫助。

     

一、概述
  電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置依據高等院校最新統編教材《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統》（第三版）(上海大學(xué)陳伯時(shí)編著(zhù))、《電力電子技術(shù)》(第五版)(西安交通大學(xué)王兆安編著(zhù))等實(shí)驗大綱的要求，吸收國內、外同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了實(shí)驗室的現狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。在同類(lèi)產(chǎn)品中結構合理、功能完善、可靠性好、性?xún)r(jià)比高。
二、特點(diǎn)
  1、綜合性強
電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置綜合了目前國內各類(lèi)學(xué)校電力電子、半導體變流、交直流調速、交流變頻、電機控制、控制理論等實(shí)驗項目。
  2、適應性強
電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置能滿(mǎn)足各類(lèi)學(xué)校相應課程的實(shí)驗教學(xué)，深度和廣度可根據需要作靈活調整，普及與提高可根據教學(xué)的進(jìn)程作有機的結合，裝置采用積木式結構，更換便捷，如需要擴展功能或開(kāi)發(fā)新實(shí)驗，只需添加部件即可，永不淘汰。
  3、整套性強
從專(zhuān)用電源、電機及其它實(shí)驗部件到實(shí)驗連接專(zhuān)用導線(xiàn)配套齊全，配套部件的性能、規格等均密切結合實(shí)驗的需要進(jìn)行配套。
  4、直觀(guān)性強
各實(shí)驗掛件采用分隔結構形式，組件面板示意、圖線(xiàn)分明，各掛件任務(wù)明確，操作、維護方便。
  5、科學(xué)性強
裝置占地面積少，節約實(shí)驗用房，減少基建投資；配套的小電機均經(jīng)特殊設計，可模擬中小型電機的特性和參數；小電機耗電省，節約能源，實(shí)驗噪聲小，整齊美觀(guān)，改善實(shí)驗環(huán)境；實(shí)驗內容豐富，設計合理，除了加深理論知識外還可結合實(shí)際開(kāi)設設計性實(shí)驗。
  6、開(kāi)放性強
控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，并設有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，確保操作者的安全；各電源輸出均有監示及短路保護等功能，使用安全可靠；控制屏還設有定時(shí)器兼報警記錄儀，為學(xué)生實(shí)驗技能的考核提供一個(gè)統一的標準。由于整套裝置經(jīng)過(guò)精心設計，加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠的工藝作為保障，產(chǎn)品性能優(yōu)良，所有這些均為開(kāi)放性實(shí)驗室，創(chuàng )造了條件。
  7、先進(jìn)性強
電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置著(zhù)重從新器件高度來(lái)考慮，在保留了晶閘管實(shí)驗的基礎上，加入了新器件的特性、新器件的驅動(dòng)以及典型的新器件應用的大量現代電力電子技術(shù)實(shí)驗，讓學(xué)生對新器件有足夠的認識和了解，緊跟時(shí)代步伐。
三、適用范圍
    電力電子及電氣傳動(dòng)實(shí)驗裝置涵蓋了各高等院校等所開(kāi)設的“電力電子技術(shù)(或稱(chēng)半導體變流技術(shù))”、“直流調速”、“交流調速”、“電機控制”、“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統”及“控制理論”等專(zhuān)業(yè)課程所要求的實(shí)驗項目。
四、技術(shù)性能
  1、輸入電源: 三相四線(xiàn)(或三相五線(xiàn) 380V±10％ 50HZ)
  2、工作環(huán)境: 溫度-10℃－+40℃ 相對濕度＜85％（25℃） 海撥＜4000m
  3、裝置容量：＜1.5KVA
  4、外形尺寸：187×70×158 cm3 
五、裝置的基本裝備
  1、DK01電源控制屏（鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結構）
（1）交流電源（均帶有過(guò)流保護措施）
       提供交流電源：直流調速檔為三相交流電200V/3A。
                 交流調速檔為三相交流電240V/3A。
（2）高壓直流電源
勵磁電源：220V（0.5A），具有輸出短路保護。
（3）指示及測量?jì)x表
    1．交流數字電壓表：可通過(guò)其下方的波段開(kāi)關(guān)切換指示三相電網(wǎng)輸入線(xiàn)電壓；
    2．真有效值交流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，四位數字顯示，為交流調速系統提供電壓指示；
    3．真有效值交流數字電流表一只：測量范圍0～5A，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度0.5級，四位數字顯示，為調速系統提供電流的指示；
    4．直流數字電壓表一只：測量范圍0～500V，三位半數顯，輸入阻抗為10MΩ，精度0.5級，為調速系統提供電壓指示；
    5．直流數字電流表一只：測量范圍為0～5A，三位半數顯，精度0.5級，為調速系統提供電流指示。
（4）人身安全保護體系
    1）三相隔離變壓器一組：三相電源首先通過(guò)三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開(kāi)關(guān)、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。
    2）電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現象，漏電流超過(guò)一定值，即切斷電源。
3）實(shí)驗連接線(xiàn)及插座：強、弱電連接及插座分開(kāi)，不能混插。
4）強電連接線(xiàn)及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。
（5）控制屏其它設施
    控制屏正面大凹槽內，設有兩根鋼管，可掛置實(shí)驗部件，凹槽底部設有3芯插座， 掛件的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，還設有實(shí)驗臺照明用的40W日光燈一盞。
2、DK02實(shí)驗桌
      1）實(shí)訓桌采用四個(gè)工業(yè)鋁型材立柱為支撐，立柱端部可安裝調節腳，方便高度調節，主體結構通過(guò)左、右各2個(gè)C字形鋁壓成型構件聯(lián)接，臺面高度約800mm，桌面板下設支撐框架，截面尺寸為30×30mm，承受力不少于300kg。立柱采用工業(yè)鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部配套塑料堵頭，槽內適用工業(yè)鋁型材通配螺母及配件。C字形鋁壓成型構件為左、右對稱(chēng)件，采用壓鑄成型工藝，經(jīng)機加工、拋丸、噴砂，表面藍色靜電噴涂工藝。
2）實(shí)訓桌桌面采用25mm麻灰色高密度層壓板封邊特制，有效提高絕緣等級；
3）實(shí)訓儲物柜采用冷沖壓鈑金一體成型，封閉式結構，表面靜電噴涂；柜體設有門(mén)柜用于放置實(shí)訓掛箱，設有一個(gè)抽屜用于放置實(shí)訓導線(xiàn)和指導書(shū)等。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統及智能數顯轉速表
   4、DQ27三相可調電阻（每組900Ω×2/0.41A）
   5、DK03晶閘管主電路
提供12只5A/1000V的晶閘管，每只晶閘管均設有RC吸收和保險絲保護裝置，晶閘管可通過(guò)外加觸發(fā)信號進(jìn)行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實(shí)驗。設有帶鏡面精密指針式直流電壓表±300V，精度1.0級帶鏡面直流電流表±2A，精度1.0級各一只和平波電抗器一組。
6、DK04三相晶閘管觸發(fā)電路
   提供三相觸發(fā)電路、功放電路，脈沖變壓器等，與“DK03”配套使用。
  7、DK05晶閘管觸發(fā)電路實(shí)驗
    提供單結晶體管、鋸齒波同步移向、正弦波同步移向觸發(fā)電路，KC05單相交流調壓，西門(mén)子TCA785集成觸發(fā)電路等。
8、DK06電機調速控制實(shí)驗（Ⅰ）
    提供以下模塊：電流反饋與過(guò)流保護（FBC+FA）、給定器（G）、轉速變換器（FBS）、速度調節器（ASR）、反號器（AR）、電流調節器（ACR）等
9、DK10可調電阻、電容箱
   提供耐壓AC63V的可調電容三組，調節范圍為0.1～11.37?F，0～999kΩ十進(jìn)制可調電阻兩組；供電流調節器，速度調節器反饋回路使用，可靈活改變調節器的放大倍數及積分時(shí)間。
10、DK11單相調壓與可調負載
提供了一只0～250V/0.5KVA單相交流自耦調壓器，為相應的實(shí)驗提供可調電源；一個(gè)整流濾波電路以及0～90Ω/1.3A（串聯(lián)）或0～45Ω/2.6A（并聯(lián)）瓷盤(pán)可調電阻，為相應的實(shí)驗提供一個(gè)可調的阻性負載。
  11、DK12變壓器實(shí)驗
    提供三相芯式變壓器一個(gè)（該變壓器有2套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V），用于異步電機串級調速實(shí)驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實(shí)驗；還設有三相不控整流電路等模塊。
12、DK14單相交直交變頻原理
　　根據普通高等教育"九五"國家級重點(diǎn)教材王兆安，黃俊主編的《電力電子技術(shù)》（第四版）的內容進(jìn)行開(kāi)發(fā)。用于展示交直交變頻原理，主要讓學(xué)生了解SPWM正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解IGBT管專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的特點(diǎn)及其使用，能完成如下實(shí)驗項目：
　　1）SPWM波形成的過(guò)程；
　　2）交直交變頻電路在不同負載（電阻，電感）時(shí)的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響；
　　3）IGBT管專(zhuān)用集成驅動(dòng)芯片的工作特性。
13、DK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調速系統
  通過(guò)對四個(gè)橋臂上IGBT管的觸發(fā)控制，來(lái)實(shí)現對可逆直流他勵電機進(jìn)行調速的目的，主要由三大部分組成，即主回路部分、控制電路部分和調節部分。主回路由直流電源、四種IGBT管組成；控制回路部分由專(zhuān)用芯片產(chǎn)生PWM脈沖波，PWM波脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的四路控制脈沖，分別驅動(dòng)四個(gè)橋臂的IGBT管；調節部 分由兩個(gè)PI調節器組成，并通過(guò)速度環(huán)、電流環(huán)構成的反饋回路使電機的轉速穩定運行在給定的轉速下。本實(shí)驗箱可完成的實(shí)驗項目有：（1）、全橋DC/DC 變換電路實(shí)驗（2）雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速實(shí)驗。
14、DK06-1 電機調速控制電路（II）
提供以下模塊：零電平檢測（DPZ）、轉矩極性鑒別（DPT）、邏輯控制（DLC）。
15、DQ07-1直流發(fā)電機(DC220V，240W，n=1500RPM)
16、DQ09直流并勵電動(dòng)機 （Un=DC220V ， IN=1.1A ，  PN=185W ， n=1500RPM ，絕緣等級E ）
17、DQ11三相線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機（AC220V，接法 Y，轉速 1380RPM，功率100W ,電流0.6A，絕緣等級E）
18、GDQ12線(xiàn)繞式異步電機起動(dòng)與調速電阻箱
提供0、2、5、15的三相繞線(xiàn)異步電動(dòng)機轉子起動(dòng)、調速電阻一組。
19、基于DSP的雙閉環(huán)空間矢量交流變頻調速系統
空間矢量脈寬調制-SVPWM，主要思想是把三相交流電機等效為直流電機，然后跟蹤圓形磁場(chǎng)。SVPWM主要由：波形發(fā)生器，Chark變換，扇區判斷，Park變換，橋臂作用時(shí)間，比較器，插入死區等模塊組成。
本實(shí)驗系統是基于德州儀器TI公司的28335型C2000系列DSP而設計的高性能矢量控制變頻調速系統。系統由實(shí)驗箱(含DSP控制板、IPM智能功率驅動(dòng)模塊和24V開(kāi)關(guān)電源)、XDS100V2-USB2.0仿真器，三相鼠籠式異步電動(dòng)機，增量式光電編碼器，聯(lián)軸器，固定電機導軌等組成。
  本系統可實(shí)現在線(xiàn)編程，通過(guò)XDS100V2  USB2.0仿真器在線(xiàn)仿真，提供源程序，可在線(xiàn)燒寫(xiě)DSP程序。

20、實(shí)驗連接線(xiàn)：
根據不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗聯(lián)接線(xiàn)，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線(xiàn)（不存在任何觸電的可能），里面采用無(wú)氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線(xiàn)，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線(xiàn)，兩種導線(xiàn)都只能配合相應內孔的插座，這樣大大提高了實(shí)驗的安全及合理性。